專利名稱：Ofdm任意星座圖全盲信道估計(jì)方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于移動(dòng)通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種OFDM任意星座圖全盲信道估計(jì)方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，移動(dòng)用戶對(duì)高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求，促使現(xiàn)有通信系統(tǒng)的效率不斷提高。 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技術(shù)由于具有很高的頻譜效率， 已經(jīng)被許多國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)所采用，如DAB，DVB, WiMAX和LTE等。在OFDM技術(shù)中，為了辨識(shí)信道，一部分系統(tǒng)資源被用來(lái)發(fā)射導(dǎo)頻，這降低了系統(tǒng)效率。尤其在多天線的情況下，導(dǎo)頻開銷大大增加，已經(jīng)成為不容忽視的問(wèn)題。一些學(xué)者提出了盲信道估計(jì)的思想，即不利用任何導(dǎo)頻，直接由接收信號(hào)辨識(shí)出信道。如文獻(xiàn)[1] Long Tongj Guanghan Xu and Thomas Kailathj "Blind Identification and Equalization Based on Second-Order Statistics: A Time Domain Approach”， IEEE Tran. Information Theory, vol. 40 no. 2，March 1994、參考文獻(xiàn)[2] Bertrand Muquet， Marc de Courville and Pierre Duhame1， “Subspace-Based Blind and Semi-Blind Channel Estimation for OFDM Systems”， IEEE Tran. Signal Processing, vol. 50, no. 7, July 2002、參考文獻(xiàn)[3] Wei-Chieh Huang, Chun-Hsien Pan et al, Subspace-Based Semi-Blind Channel Estimation in Uplink OFDMA Systems，，，IEEE Tran. Broadcasting, vol. 56，no. 1 March 2010等所述。盲信道估計(jì)可以大大減少系統(tǒng)的導(dǎo)頻幵銷，顯著提高系統(tǒng)效率。但遺憾的是，現(xiàn)有的信道盲估計(jì)方法存在模糊性的問(wèn)題， 即最后的結(jié)果不唯一，這對(duì)實(shí)際應(yīng)用造成了困難。為了能夠去掉結(jié)果的模糊性，仍然需要少量的導(dǎo)頻信號(hào)，最終形成了所謂的半盲估計(jì)。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，有學(xué)者進(jìn)行了研究，如文獻(xiàn)W] (Shengli zhou md Georgios B. Giannakisj “Finite-Alphabet Based Channel Estimation for OFDM and Related Multicarrier Systems，，，IEEE Tran. Communications, vol. 49, no. 8, August 2001) 的最后結(jié)果只有幾個(gè)可能的離散相位，而不再是任意的不定常數(shù)；參考文獻(xiàn)[5] (Marc C. Necker and Gordon L. Stuber, "Totally Blind Channel Estimation for OFDM on Fast Varying Mobile Radio Channels，，，IEEE Tran. Wireless Communications, vol. 3, no. 5，September 2004)解決了在OFDM系統(tǒng)中部分PSK星座圖的全盲信道估計(jì)問(wèn)題，但不適用于QAM等一般星座圖。QAM是通信系統(tǒng)中最常用的星座圖，QAM等一般星座圖實(shí)現(xiàn)全盲信道估計(jì)對(duì)通信系統(tǒng)有著重要意義。本發(fā)明正是要解決對(duì)QAM等一般星座圖如何完全不用導(dǎo)頻而全盲估計(jì)出無(wú)線信道，并提出一個(gè)低復(fù)雜度的算法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種低復(fù)雜度，能夠完全避免發(fā)送導(dǎo)頻、有效提高現(xiàn)有通信系統(tǒng)效率，可以應(yīng)用于QAM等一般星座圖的OFDM全盲信道估計(jì)方法和相應(yīng)系統(tǒng)。本發(fā)明提出的OFDM任意星座圖全盲信道估計(jì)方法，包括如下步驟設(shè)計(jì)發(fā)送fi 號(hào)，在發(fā)送端交替使用兩種星座圖；在接收端首先估計(jì)出一個(gè)帶有不定常數(shù)的信道估計(jì)結(jié)果，然后依次估計(jì)出不定常數(shù)的幅度、不定常數(shù)的小數(shù)相位和不定常數(shù)的整數(shù)相位，從而得到完整的信道估計(jì)值。具體分別描述如下 1、發(fā)送端設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)如下OFDM系統(tǒng)有N個(gè)子載波，其中有 個(gè)數(shù)據(jù)子載波，Nnull個(gè)空子載波，沒(méi)有任何的導(dǎo)頻子載波。數(shù)據(jù)子載波中有t個(gè)數(shù)據(jù)子載波上使用星座圖 5 ^WNd2個(gè)數(shù)據(jù)子載波上使用星座圖S2，滿足關(guān)系
N = Nd+ Nnull(1)
Nd= Ndl + Nd2(2)
在接收端，由于使用全盲接收機(jī)，所以沒(méi)有任何導(dǎo)頻信息可以使用，接收機(jī)需要直接從接收信號(hào)中全盲估計(jì)出信道，進(jìn)而恢復(fù)出發(fā)送信號(hào)。有很多文獻(xiàn)討論了信道的半盲估計(jì)問(wèn)題，一個(gè)典型的算法如參考文獻(xiàn)[2]，利用子空間的概念分離出信號(hào)子空間和噪聲子空間， 進(jìn)而部分的估計(jì)出帶有不定常數(shù)的信道值i=A，其中h為真實(shí)的信道，h是估計(jì)出來(lái)信道，C為傳統(tǒng)算法無(wú)法估計(jì)出來(lái)的不定常數(shù)?？梢钥吹?，由于不定常數(shù)C的存在，這樣估計(jì)出來(lái)的信道無(wú)法直接用來(lái)恢復(fù)發(fā)送信號(hào)。傳統(tǒng)的解決方法是在發(fā)送端發(fā)送少量的導(dǎo)頻，然后通過(guò)導(dǎo)頻估計(jì)出不定常數(shù)c的具體值，進(jìn)而恢復(fù)發(fā)送信號(hào)。但這樣做會(huì)浪費(fèi)一部分系統(tǒng)資源，降低系統(tǒng)效率。本發(fā)明提出的全盲信道估計(jì)，就是在不使用任何導(dǎo)頻的前提下，不僅估計(jì)出帶有不定常數(shù)的信道值 Ii = A，而且可以進(jìn)一步估計(jì)出不定常數(shù)C。為了估計(jì)不定常數(shù)C，首先將c分為3個(gè)部分幅度，小數(shù)相位，整數(shù)相位，然后依次進(jìn)行估計(jì)，最后將估計(jì)的結(jié)果合并，得到一個(gè)完整的不定常數(shù)c的估計(jì)值。下面解釋小數(shù)相位和整數(shù)相位的概念，需要給出一些與之相關(guān)的定義。首先是星座圖模糊數(shù)的概念。定義1 一種星座圖的模糊數(shù)Q為對(duì)于M-QAM星座圖，Q = 4 ；對(duì)于M-PSK星座圖， Q = M ；對(duì)于M-PAM星座圖，Q = 2。接下來(lái)可以弓I入相位分解的概念。定義2 設(shè)#e[D;2〃〕，對(duì)β進(jìn)行相位分解，將其寫成如下形式
2雙 τ
權(quán)利要求
1.一種OFDM任意星座圖的全盲信道估計(jì)方法，其特征在于設(shè)計(jì)如下OFDM系統(tǒng)有N個(gè)子載波，其中有Nd個(gè)數(shù)據(jù)子載波，Nnull個(gè)空子載波，沒(méi)有任何的導(dǎo)頻子載波；數(shù)據(jù)子載波中有 Ndl個(gè)數(shù)據(jù)子載波上使用星座圖S工，有Nd2個(gè)數(shù)據(jù)子載波上使用星座圖S 2，兩種星座圖的模糊數(shù)互質(zhì)，并滿足關(guān)系
2.如權(quán)利要求1所述的OFDM任意星座圖的全盲信道估計(jì)方法，其特征在于不定常數(shù)的幅度的估計(jì)方法如下對(duì)于OFDM系統(tǒng)的任意一個(gè)子載波，將其寫成
3.如權(quán)利要求2所述的OFDM任意星座圖的全盲信道估計(jì)方法，其特征在于對(duì)不定常數(shù)的小數(shù)相位使用ML估計(jì)，其步驟為設(shè)岸e[CU;r),對(duì)β進(jìn)行相位分解，將其寫成如下形式其中Q為星座圖的模糊數(shù)，θ稱為小數(shù)相位，f稱為整數(shù)相位； 不定常數(shù)的小數(shù)相位估計(jì)式為
4.如權(quán)利要求3所述的OFDM任意星座圖的全盲信道估計(jì)算法，其特征在于對(duì)不定常數(shù)的整數(shù)相位^使用數(shù)論進(jìn)行估計(jì)
5. 一種對(duì)應(yīng)于權(quán)利要求3所述的OFDM任意星座圖的全盲信道估計(jì)方法的OFDM全盲發(fā)送接收系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括發(fā)送端和全盲接收機(jī)，其中發(fā)送端只發(fā)送兩種星座圖信號(hào)，不發(fā)送任何導(dǎo)頻；全盲接收機(jī)依次估計(jì)出帶有不定常數(shù)的信道值，不定常數(shù)的幅度、不定常數(shù)的小數(shù)相位和不定常數(shù)的整數(shù)相位，從而得到完整的信道估計(jì)值，并最終恢復(fù)出發(fā)送信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明屬于移動(dòng)通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種OFDM任意星座圖全盲信道估計(jì)方法和系統(tǒng)。所述方法包括如下步驟設(shè)計(jì)發(fā)送信號(hào)，在發(fā)送端交替使用兩種星座圖；在接收端首先估計(jì)出一個(gè)帶有不定常數(shù)的信道估計(jì)結(jié)果，然后依次估計(jì)出不定常數(shù)的幅度、不定常數(shù)的小數(shù)相位和不定常數(shù)的整數(shù)相位，從而得到完整的信道估計(jì)值。所述系統(tǒng)是一種OFDM全盲發(fā)送、接收機(jī)系統(tǒng)，不需要發(fā)送任何的導(dǎo)頻，接收端僅僅根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)估計(jì)無(wú)線信道，得到完整的信道估計(jì)值，并最終恢復(fù)出發(fā)送信號(hào)。本發(fā)明完全避免了發(fā)送導(dǎo)頻，大大提高了通信系統(tǒng)效率，而且算法復(fù)雜度與數(shù)據(jù)長(zhǎng)度只有線性關(guān)系，接收端的計(jì)算量很低，提高了全盲接收機(jī)的實(shí)用性。
文檔編號(hào)H04L27/26GK102185806SQ20111015490
公開日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2011年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月10日
發(fā)明者何凡, 馮輝, 楊濤, 王旭, 胡波 申請(qǐng)人:復(fù)旦大學(xué)